第9章 水利水电工程.ppt

,第9章水利水电工程,水能载舟，亦能覆舟。-----李世民,中国七大江河,洪水是一种自然现象，常造成江河沿岸河谷、冲积平原和河口三角洲、海岸地带的淹没。但由于洪水现象的周期性和随机性特点以及自然环境的变化和人类活动的影响，这些地带被淹没的范围和时间既有一定的规律性，又是不固定的和有机率性的。这些受洪水泛滥威胁的地带，大多仍可被人类开发利用，从而出现了洪水灾害和防洪问题。,洪水的形成及种类,洪水的形成往往受气候、下垫面等自然因素与人类活动因素的影响。按地区可分为河流洪水、融雪洪水、注川洪水、冰凌洪水、雨雪混合洪水、溃坝洪水等六种。我国河流的主要洪水大都是暴雨洪水，多发生在夏、秋季节，南方一些地区春季也可能发生。以地区划分，我国中、东部地区以暴雨洪水为主，西北部地区多融雪洪水和雨雪混合洪水。“98长江大洪水和98嫩江、松花江特大洪水”都是由暴雨洪水形成的。,我国的洪水灾害十分频繁，近四十年来，我国发生过的较大洪水如下所述1963年海河大水。海河南系发生特大洪水，受淹农田440万平方米，京广铁路中断。1975年淮河大水。8月上旬淮河上游出现罕见的特大暴雨，河南省泌阳县林庄3天雨量达1,605.3mm，位于暴雨中心地区的两座大型水库失事，河南省有820万人口，106万平方米耕地遭受严重水灾，倒塌房屋560万间，死亡2.6万人。1981年长江上游大水。四川省138个县市受灾。1982年黄河大水。1991年淮河、太湖大水。淮河受淹耕地401万平方米，受灾人口5,423万人，倒塌房屋196万间。1994年西江大水。1995年长江、辽河、松花江大水。该年长江川、湘、鄂、赣四省农田受淹成为321.4万平方米，受为人口8,526万人。东北辽、吉、黑三省农田受淹223.2万平方米，受灾人口1,078.6万人。,1996年珠江、长江、海河大水。该年全国各省（自治区、直辖市）均不同程度地遭受了洪涝灾害，一半以上省（区）严重受灾，全国有311个县以上城市进水，洪涝成灾面积1,182.33万，受灾人口2.67亿人，直接经济损失2,208.36亿元。1998年长江、嫩江、松花江、珠江、闽江等流域大水。从大洪水的时序分布来看，百年来，我国有过三次洪水频发期。第一频发期是1930年～1939年，第二个频发期是1949年～1963年。在频发期内七大江河几乎都爆发了特大洪水，有的江河甚至连续出现特大洪水。进入90年代以后，我国正处于第三个洪水高频期，相继发生了1991年淮河和太湖大水，1994年西江大水，1995年长江、辽河、松花江大水，1996年长江中游、珠江及海河大水，1998年长江、嫩江、松花江大水。因此，在今后一段时期内，还要特别警惕长江、黄河、淮河、海河等流域发生特大洪水。,都江堰水利工程,都江堰及其示意图,水利工程目的是控制或调整天然水在空间和时间上的分布，防止或减少旱涝洪水灾害，合理开发和利用水利资源，为工农业生产和人民生活提供良好的环境和物资条件。,水利工程原是土木工程的一个分支，由于水利工程本身的发展，现在已成为一门相对独立的学科，但仍和土木工程有密切的联系。,水利工程包括农田水利工程（排水灌溉）；治河工程；防洪工程；跨流域调水工程；水利发电工程；内河航道工程等。,治理水害和开发水利都需要通过水工建筑物来实现。水工建筑物的类型,挡水建筑物阻挡或拦束水流，壅高或调解上游水位。,以水坝（横跨河道）和河堤（沿水流方向位于河道两侧）为代表。坝的类型有土坝、石坝、混凝土重力坝、混凝土拱坝等。,泄水建筑物保证从水库中安全可靠地放泄多余或需要的水量，设置在坝体上或附近河岸。,以溢洪道、水闸为代表。,专门水工建筑物,以水力发电站、升船机和各种输水渠道为代表。,一、防洪工程,洪水按地区可分为河流洪水、融雪洪水、注川洪水、冰凌洪水、雨雪混合洪水、溃坝洪水等六种。,控制、防御洪水以减免洪灾损失所修建的工程。主要有堤、河道整治工程、分洪工程和水库等。按功能和兴建目的可分为挡、泄（排）和蓄（滞）几类。,1、挡,主要是运用工程措施“挡“住洪水对保护对象的侵袭。如用河堤、湖堤防御河、湖的洪水泛滥；用海堤和挡潮闸防御海潮；用围堤保护低洼地区不受洪水侵袭等。利用具有挡水功能的防洪工程，是最古老和最常用的措施。,2、泄,主要是增加泄洪能力。常用的措施有修筑河堤、整治河道（如扩大河槽、裁弯取直）、开辟分洪道等，是平原地区河道较为广泛采用的措施。,3、蓄（滞）,主要作用是拦蓄（滞）调节洪水，削减洪峰，减轻下游防洪负担。如利用水库、分洪区（含改造利用湖、洼、淀等）工程等。水库除可起防洪作用外，还能蓄水调节径流，利用水资源，发挥综合效益，成为近代河流开发中普遍采取的措施。,4、堤,沿河、渠、湖、海岸边或行洪区、分洪区（蓄洪区）、围垦区边缘修筑的挡水建筑物。,生态混凝土球堤,5、河道整治,控制和调整河势，裁弯取直，河道展宽和疏浚等。,6、水库,水库是用坝、堤、水闸、堰等工程，于山谷、河道或低洼地区形成的人工水域。水库的作用有防洪、水力发电、灌溉、航运、城镇供水、养殖、旅游、改善环境等。同时要防止水库的淤积、渗漏、塌岸、浸没。水质变化和对当地气候的影响。,密云水库,梅山水库,磨子潭水库,岳城水库,二、农田水利,灌溉工程排涝工程,渠道工程与渠系建筑物,,渠道断面示意图,矩形,复式断面,梯形,有挡土墙矩形断面,盘山断面,半填半挖断面,渠道的渗透损失及防渗措施,提高渠床土壤的不透水性淤填法机械压实法衬砌渠床草皮护面粘土衬砌石料衬砌混凝土及钢筋混凝土衬砌,渠系建筑物,交叉建筑物,隧洞渡槽倒虹吸管涵洞,,水闸,水闸立体示意图,三、水力发电,1、水电站开发方式和主要类型,水力发电除了需要流量Q之外，还需要集中落差（水头）H。而天然的集中落差只有在个别地方才有，那就是瀑布。但毕竟可以利用的瀑布是很少的。所以，通常要用人工的方法集中落差，可分为以下两种方式坝式开发引水式开发,坝式开发,用坝来集中落差H，不仅可集中落差H，还可利用坝所形成的水库，调节流量Q。,引水式开发,新丰江水电站,葛洲坝,三门峡水利枢纽（水利工程的教训）,,,,,埃及阿斯旺水电站,,三斗坪风光,,由拦江大坝、水电站、通航建筑物三部分组成。,通航建筑物，升船机。,南水北调工程,现代最大人工运河-南水北调工程,西线工程从长江上游引水入黄河，是解决我国西北地区和华北部分地区干旱缺水的战略性工程，供水范围为青海、甘肃、陕西、山西、宁夏、内蒙六省区。该工程引水的水源点多，调水区的水质好，但因地处长江上游，水量相对有限。中线工程从长江支流汉江的丹江口水库，通过沿伏牛、太行山的干渠引水至北京，是解决华北水资源危机的一项重大基础设施。远景考虑从长江三峡水库或以下长江干流引水增加北调水量。可解决京、津、冀、豫4省市京广铁路沿线的城市供水问题，但工程投资较大。2010年3月26日动工，预计耗资60亿。东线工程从长江下游引水，基本沿京杭运河逐级提水北送，向黄淮海平原东部供水，终点为天津。从长江到天津输水河道总长1156公里。供水范围涉及苏、皖、鲁、冀、津5省市。,南水北调工程线路示意图,,该隧洞位于聊城市东阿县位山，黄河河床以下70米处，全长585.38米，隧洞直径7.5米。整个工程开挖土石方超过9万立方米，消耗混凝土1.17万立方米，钢筋513.4吨。据了解，早在1986年，该工程就已经开始了勘探试验洞建设，到2007年12月底正式开工。2010年3月25日贯通。,珍惜水资源，从我做起不要让最后一滴水成为自己的眼泪。,